James Webb descobre um buraco negro supermassivo de 570 milhões de anos após o Big Bang

Relatamos a descoberta de um buraco negro supermassivo em acreção em z=8.679, em CEERS_1019, uma galáxia previamente descoberta por meio de um Ly$alpha$-break do Hubble e com um redshift Ly$alpha$ de Keck.

A descoberta do CEERS de um buraco negro supermassivo em acreção de 570 milhões de anos após o Big Bang: identificando um progenitor de quasar com z massivo > 6 

Como parte da pesquisa Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), observamos essa fonte com espectroscopia James Webb/NIRSpec, imagens MIRI e NIRCam e espectroscopia sem fenda NIRCam/WFSS. Os espectros NIRSpec revelam muitas linhas de emissão, e a linha de emissão forte [O III] confirma o desvio para o vermelho Ly$alpha$ baseado no solo. 

Detectamos um componente amplo significativo (FWHM∼1200 km/s) na linha de emissão H$eta$, que concluímos originar-se na região de linha ampla de um núcleo galáctico ativo (AGN), como a falta de um componente amplo nas linhas proibidas rejeita uma origem de saída. Esta hipótese é apoiada pela presença de linhas de alta ionização, bem como um componente espacial de fonte pontual embutido em um perfil de brilho de superfície mais suave. 

A massa do buraco negro é log($M_{BH}/M_{odot})=6,95{pm}0,37$, e estimamos que esteja acumulando a 1,2 ($pm$0,5) x o limite de Eddington. A distribuição de energia espectral fotométrica (SED) de 1-8 $mu$m de NIRCam e MIRI mostra um continuum dominado pela luz das estrelas e restringe a galáxia hospedeira a ser massiva (log M/M$_{odot}$∼9.5) e altamente formadoras de estrelas (SFR∼30 M$_{odot}$ yr$^{-1}$).

 As proporções das linhas de emissão fortes mostram que o gás nesta galáxia é pobre em metais (Z/Z$_{odot}$∼0,1), denso (n$_{e}$∼10$^{3}$ cm $^{-3}$), e altamente ionizado (log U∼-2.1), consistente com a população galáctica geral observada com James Webb em altos desvios para o vermelho. 

Usamos essa descoberta de AGN de maior redshift atualmente para colocar restrições nos modelos de semeadura de buracos negros e descobrimos que uma combinação de super-Eddington acreção de sementes estelares ou acreção de Eddington a partir de sementes maciças de buracos negros é necessária para formar esse objeto na época observada.

Fonte: terrarara.com.br